一种带有视频监控功能的位移传感器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种带有视频监控功能的位移传感器，包括机壳和设置在机壳内部的光学镜头、图像传感器和核心控制单元，光学镜头瞄准远端监测目标上设置的光电靶标，在光学镜头和图像传感器之间设置有位置切换的窄带滤光片；窄带滤光片的透射波长和光电靶标的出射波长相匹配；本实用新型专利技术的传感器使用中一旦监测的位移或形变参数超过设定的阈值，则强制切换至第二目标成像状态，进而由图像传感器直接获取监测目标的实景形貌图像，并将图像传输至远端的数据中心，便于人工干涉。位移传感器实现了目标位移参数的监测和形貌监测图像的监测、在线预警，一套传感器兼顾两用。

【技术实现步骤摘要】
一种带有视频监控功能的位移传感器
本技术属于结构体监测
，具体涉及一种基于数字图像的位移传感器，用于边坡、隧道等目标远程在线监测、监视和预警。
技术介绍
边坡、隧道等大型结构物因地质变化和自然环境的影响容易引起滑坡、垮塌等灾害，严重影响人们的交通安全和生命财产安全。对存在安全隐患的大型结构物进行实时在线监测，对其变形发展趋势进行预报，以便及时发现危险，避免安全事故的发生具有重要的意义。目前，边坡安全监测领域的检测方法主要有基于应力的检测和基于位移的检测。基于应力的监测方法主要应用边坡内部受力结构失衡将导致安全性问题的原理，通过在边坡内部相关检测点埋设力学检测传感器，检测内部应力变化状况，此方法专业要求高、传感器埋设及维护繁琐、工程量大、实施难度和成本较高，不利于大面积推广应用。基于位移的检测方法是利用不安全现象必然导致被监测物理表面发生变化的原理。目前这方面主要的检测方法有人工观测法、GNSS检测法等。人工观测法效率较低，监测危险性大，难以达成有效的监测。GNSS检测法受制于卫星定位技术的限制，监测精度低，GNSS监测点成本高，监测密度达不到实际工程需求，很难大规模使用。图像检测法采用图像处理与识别技术达到对目标参数的获取，具有不受量程限制、非接触测量等特点，基于此图像识别技术在变形测量等领域得到了广泛的应用。申请号为201410817771.X的中国专利“一种利用圆形标记点观测边坡三维变形的方法”，公开了一种利用圆形标记点观测边坡三维变形的方法，采用双目视觉系统，并通过标记圆形特征点来观测边坡三维变形。通过对标记在边坡的斜坡上的一系列有规律的圆形特征点进行实时拍摄，得到每一时刻所有标记点的二维坐标，然后通过程序将二维坐标两两匹配，得到空间三维坐标，这样就可以得到边坡表层土的三维信息，存在的问题是这种标记及特征点提取的方法难以实现对边坡位移及变形量的准确测量。申请号为201810619410.2的中国专利“一种边坡综合监测系统及监测方法”公开了一种边坡综合监测系统及监测方法，综合了红外监测技术、真实孔径雷达扫描和次声波监测技术。当边坡上存在移动物体或表面发生位移时，红外监测被扰动，反馈至边坡预警系统，通过真实孔径雷达对边坡体进行扫描，确定边坡表面是否出现位移并判定稳定性，实现对边坡失稳预警。其存在的问题是传感器种类多、价格昂贵，此外传感器只有预警功能，没有将图像视频传输至远端的功能，不利于后台人工决策应急处理。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种高集成度位移传感器，适用于野外复杂环境下，既能全天候实时监测边坡等目标表面多点准确位移数据，又能在其位移值变化量超过预警门限时发出现场和远端预警，同时向远程客户端回传目标图像视频数据，满足大面积边坡等目标远程在线监测预警的需求。一种带有视频监控功能的位移传感器，包括机壳和设置在机壳内部的光学镜头、图像传感器和核心控制单元，光学镜头瞄准远端监测目标上设置的光电靶标，在光学镜头和图像传感器之间设置有位置切换的窄带滤光片；窄带滤光片的透射波长和光电靶标的出射波长相匹配；机壳上安装有切换机构，核心控制单元控制切换机构动作，获取窄带滤光片处于图像传感器之前的第一目标图像，进而计算得到远端监测目标的位移参数，以及获取窄带滤光片不在图像传感器之前的第二目标图像，即目标形貌的视频图像。上述带有视频监控功能的位移传感器中，切换机构由电磁铁和安装基板组成，电磁铁包括电磁线圈、弹簧和衔铁，电磁线圈驱动衔铁伸缩，进而带动安装基板切换位置，所述的窄带滤光片固定在安装基板上。上述带有视频监控功能的位移传感器中，安装基板上安装有窄带滤光片和透射宽光谱的基片，获取第二目标图像时，基片处于图像传感器和光学镜头之间。上述带有视频监控功能的位移传感器中，所述的位移传感器还包括远程通讯单元，远程通讯单元在核心控制单元的控制下，将处理结果和图像传输至远端的数据中心。上述带有视频监控功能的位移传感器中，机壳的靠近光学镜头的一端设置有补光灯，实现目标的照明补光。上述带有视频监控功能的位移传感器中，光电靶标为LED灯或发光二极管，所述的LED灯或发光二极管的输出光谱为近红外波段。上述带有视频监控功能的位移传感器中，窄带滤光片的中心波长为850nm，半宽为20-50nm。本技术具有的技术效果如下：1、本技术的位移传感器通过切换滤光片，分时获取了同一视场内只有光电靶标的第一目标图像以及整个目标形貌的第二目标图像，通过对第一目标成像处理，得到光电靶标所在的局部点的绝对位移或形变参数，用于代表整个监测目标的位移和形变状态。使用中，一旦监测的位移或形变参数超过设定的阈值，则强制切换至第二目标成像状态，进而由图像传感器直接获取监测目标的实景形貌图像，并将图像传输至远端的数据中心，便于人工干涉。位移传感器实现了目标位移参数的监测和形貌监测图像的监测、在线预警，并可将数据和图像发送至指控中心，一套传感器兼顾两用，省略了常规的视频监控设备，节约了硬件成本，并具有智能可靠、图像数据前后一致性好的优点。2、本技术在获取第一目标图像时，滤光片采用为光电靶标透射的窄带滤光片，图像传感器获取了视野内光电靶标的图像，通过图像的提取和光斑质心计算，得到了监测目标特定位置点的位移或形变参数，提高了测量信号的动态范围。3、本技术在获取第二目标图像时，将窄带滤光片切换为可透过宽光谱的基片，补偿了窄带滤光片镀膜所在基片的厚度对图像畸变的影响，确保了第一目标图像和第二目标图像的前后一致性。同时根据在机壳一端设置了补偿照明的补光灯，使得白天和黑夜均可获取清晰的图像。附图说明图1为本技术位移传感器的组成原理示意图；图2为本技术位移传感器电路模块组成原理示意图；图3为本技术位移传感器获取的第一目标图像原理示意图；图4为本技术切换机构组成示意图；图5为本技术衔铁伸展时的切换机构结构示意图；图6为本技术衔铁收缩时的切换机构结构示意图。附图标记：1—光学镜头；2—图像传感器；3—核心控制单元；4—处理存储单元；5—电源管理单元；6—远程通讯单元；7—机壳；9—位移传感器；11—监测目标；12—光电靶标；15—视场区域；20—切换机构；21—电磁线圈；22—衔铁；23—窄带滤光片；24—基片；25—安装基板；26—弹簧；30—补光灯。具体实施方式如图1至图2所示，本技术的位移传感器9包括机壳7和设置在机壳7内部的光学镜头1、图像传感器2和核心控制单元3，光学镜头1瞄准远端的目标监测区域设置的若干只光电靶标12。在光学镜头1和图像传感器2之间设置有位置切换的窄带滤光片23；窄带滤光片的透射波长和光电靶标的出射波长相匹配。机壳7上安装有切换机构20，带动窄带滤光片23实现位置切换；核心控制单元3控制切换机构20动作，使得图像传感器2分时获取窄带滤光片23在位时的第一目标图像，以及窄带滤光片23不在位时的第二目标本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种带有视频监控功能的位移传感器，其特征在于：包括机壳(7)和设置在机壳(7)内部的光学镜头(1)、图像传感器(2)和核心控制单元(3)，光学镜头(1)瞄准远端监测目标上设置的光电靶标(12)，在光学镜头(1)和图像传感器(2)之间设置有位置切换的窄带滤光片(23)；窄带滤光片的透射波长和光电靶标(12)的出射波长相匹配；/n机壳(7)上安装有切换机构(20)，核心控制单元(3)控制切换机构(20)动作，获取窄带滤光片(23)处于图像传感器(2)之前的第一目标图像，进而计算得到远端监测目标的位移参数，以及获取窄带滤光片(23)不在图像传感器(2)之前的第二目标图像，即目标形貌的视频图像。/n

【技术特征摘要】
1.一种带有视频监控功能的位移传感器，其特征在于：包括机壳(7)和设置在机壳(7)内部的光学镜头(1)、图像传感器(2)和核心控制单元(3)，光学镜头(1)瞄准远端监测目标上设置的光电靶标(12)，在光学镜头(1)和图像传感器(2)之间设置有位置切换的窄带滤光片(23)；窄带滤光片的透射波长和光电靶标(12)的出射波长相匹配；
机壳(7)上安装有切换机构(20)，核心控制单元(3)控制切换机构(20)动作，获取窄带滤光片(23)处于图像传感器(2)之前的第一目标图像，进而计算得到远端监测目标的位移参数，以及获取窄带滤光片(23)不在图像传感器(2)之前的第二目标图像，即目标形貌的视频图像。


2.根据权利要求1所述的带有视频监控功能的位移传感器，其特征在于：所述的切换机构(20)由电磁铁和安装基板(25)组成，电磁铁包括电磁线圈(21)、弹簧(26)和衔铁(22)，电磁线圈(21)驱动衔铁(22)伸缩，进而带动安装基板(25)切换位置，所述的窄带滤光片(23)固定在安装基板(25)上。


3.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：李运输，黄建军，徐克强，王成龙，黄晓薇，
申请(专利权)人：西安联创兴科测控科技有限公司，
类型：新型
国别省市：陕西;61